JP2011089162A - Ｍｇ部材の表面処理用治具と表面処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｍｇ部材の表面処理の際に、Ｍｇ部材における表面処理用治具との接触箇所近傍で生じる色むらの発生を防止することができる表面処理用治具および表面処理を提供する。
【解決手段】表面処理用治具１０は、Ｍｇ部材の底部を支持してＭｇ部材の荷重を受ける下方支持部１２０と、下方支持部１２０で支持されたＭｇ部材の側部を保持してＭｇ部材の傾きを防止する側方保持部１３０と、下方支持部材１２０と側方保持部材１３０とを連結するフレーム１１０とを具えている。そして、下方支持部１２０及び側方保持部１３０における少なくともＭｇ部材との接触箇所近傍を、水に対する接触角が６５°以上の非金属材料で形成する。特に、非金属材料をフッ素樹脂とすることで、Ｍｇ部材を表面処理する際、Ｍｇ部材における表面処理用治具との接触箇所近傍の色むらの発生を抑制することが可能になる。
【選択図】図１

Description

本発明は、Ｍｇ部材の表面処理用治具と表面処理方法に関するものである。特に、Ｍｇ部材における表面処理用治具との接触箇所近傍に発生する色むらを防止することができる表面処理用治具及びその治具を用いて行う表面処理方法に関するものである。

近年、軽量化が要求されている携帯電話やモバイル機器などの小型携帯機器類の筐体やノートパソコンの筐体、あるいは自動車部品などにＭｇ合金を利用する例が増加してきている。

Ｍｇ合金は、比強度が高い金属であるが、耐食性を確保する必要から、通常、何らかの表面処理が行われる。例えば、特許文献１には、Ｍｇ部材の表面に施す表面処理技術が記載されている。具体的には、Ｍｇ部材をエッチング処理液に浸漬してエッチングするエッチング処理、及び化成処理液に浸漬してＭｇ部材の表面に化成被膜を形成する化成処理が開示されている。

表面処理を施す際に用いる表面処理用治具は、Ｍｇ部材を収容した状態で処理液に浸漬できるよう、適宜な容器を利用することが考えられる。上記の表面処理用治具の材質としては、機械的強度の面から主に金属が挙げられる。

国際公開第２００８／０２９４９７号

しかし、従来の表面処理技術では、Ｍｇ部材における表面処理用治具との接触箇所近傍に、不均一な表面処理に伴う色むらが生じることがある。

上記のような表面処理用治具を用いると、Ｍｇ部材における表面処理用治具との接触箇所は、処理液が行き届かず表面処理されない。特に、この治具とＭｇ部材とが面接触すると、表面処理されない面積が広くなり、表面処理の不均一性が顕著になる。さらに、治具で保持したＭｇ部材を表面処理液から引き揚げても、表面処理液がＭｇ部材における表面処理用治具との接触箇所近傍に溜まる、液溜まりが生じやすい。そのため、その接触箇所近傍のみ表面処理の反応が過剰に進み、不均一な表面処理を招く。

また、治具が金属製の場合、治具とＭｇ部材との間で電池反応を起こす虞がある。その際、Ｍｇ部材が溶出し、やはりＭｇ部材の表面状態が不均一になる。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的の一つは、Ｍｇ部材の表面処理の際に、Ｍｇ部材における表面処理用治具との接触箇所近傍で生じる色むらの発生を防止することができる表面処理用治具を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、上記本発明Ｍｇ部材の表面処理用治具を用いて行うＭｇ部材の表面処理方法を提供することにある。

本発明は、表面処理用治具におけるＭｇ部材との接触箇所近傍の材質に工夫を施すことで上記目的を達成する。ここでいう接触箇所近傍とは、接触箇所自体をも含むこととする。

本発明の表面処理用治具は、Ｍｇ部材を表面処理する際に、Ｍｇ部材を表面処理液に浸漬するための表面処理用治具である。表面処理用治具は、Ｍｇ部材の底部を支持してＭｇ部材の荷重を受ける下方支持部と、下方支持部で支持されたＭｇ部材の側部を保持してＭｇ部材の傾きを防止する側方保持部と、下方支持部材と側方保持部材とを連結するフレームとを具えている。そして、下方支持部及び側方保持部における少なくともＭｇ部材との接触箇所近傍を、水に対する接触角が６５°以上の非金属材料で形成したことが本発明の特徴である。

上記の構成によれば、下方支持部によってＭｇ部材の底部を支持でき、側方保持部によってＭｇ部材の傾きを防止することができる。さらに、Ｍｇ部材における下方支持部及び側方保持部との接触箇所及び接触箇所近傍は、水に対する接触角が６５°以上の非金属材料で構成されているので、従来の金属製の表面処理用治具よりも撥水性が高い。つまり、下方支持部及び側方保持部の非金属材料で構成された箇所は、表面処理液が付着しにくい。ここでいう水に対する接触角は、「基盤ガラス表面のぬれ性試験方法 ＪＩＳ Ｒ ３２５７（１９９９）」に定められた試験方法によって求めた値を用いる。

また、上記撥水効果により、表面処理用治具で支持されたＭｇ部材を処理液から引き揚げた際、表面処理用治具から処理液を素早く切ることができる。そのため、不均一な表面処理の一因となっていた、液溜まりを抑制することができる。よって、Ｍｇ部材の引き揚げ後、Ｍｇ部材の接触箇所近傍だけ表面処理が過剰に進むといったことが起こり難い。

さらに、Ｍｇ部材と接触する下方支持部及び側方保持部は非金属材料で形成されているため、表面処理の一連の工程内において、表面処理用治具とＭｇ部材との間で電池反応が生じない。そのため、Ｍｇ部材が溶出することもなくなる。

以上から、Ｍｇ部材における表面処理用治具との接触箇所近傍の色むらの発生を抑制することができる。

次に、本発明の表面処理用治具において、この非金属材料を、フッ素樹脂とすることが好ましい。

フッ素樹脂の水に対する接触角は約１０８°である。この接触角が高ければ高いほど、撥水性がよく、下方支持部及び側方保持部に処理液が付着しにくい。よって、液溜まりを抑制できるため、Ｍｇ部材の色むらをも抑制することができる。

次に、本発明の表面処理用治具において、この非金属材料を、塩化ビニルとしてもよい。

塩化ビニルの水に対する接触角は約６８°である。水に対する接触角が６５°以上なので、撥水性がよく、下方支持部及び側方保持部に処理液が付着しにくい。よって、液溜まりを抑制できるため、Ｍｇ部材の色むらを防止することができる。

次に、本発明の表面処理用治具において、下方支持部と側方保持部は、それぞれ、Ｍｇ部材の底部が嵌め込まれる下部切欠、側部が嵌め込まれる側部切欠を有していることが好ましい。

上記の構成によれば、下部切欠にＭｇ部材の底部を、側部切欠にＭｇ部材の側部を嵌め込む形で保持することができる。そのため、Ｍｇ部材と表面処理用治具との接触箇所が少なく、かつ、安定的にＭｇ部材を保持することができる。

次に、本発明の表面処理用治具において、前記下部切欠と側部切欠を設けた場合、下部切欠はＵ状溝を、側部切欠はＶ状溝を有していることが好ましい。

上記の構成によれば、下部切欠をＵ状溝とすることで、Ｍｇ部材を支える際に、Ｍｇ部材との接触面積を少なくすることができる。それによって、処理液に治具を浸漬させた際、Ｍｇ部材と下方支持部との接触箇所周辺の処理液の流れがよくなり、さらに、治具を引き揚げた後、Ｍｇ部材と下方支持部との接触箇所近傍の処理液が切れやすくなるので、液溜まりがほぼなくなり、Ｍｇ部材における下方支持部との接触箇所近傍に発生する色むらを抑制することができる。さらにＭｇ部材の自重がＵ状溝にかかることで安定して支えることができる。

側部切欠をＶ状溝とすることで、下部切欠によって支持されたＭｇ部材の傾きを防止することができる。さらに、Ｖ状溝となっているため、Ｍｇ部材との接触面積も少なくすることができる。その上、Ｍｇ部材のぶれを防止できるので、複数のＭｇ部材を表面処理する際、隣接するＭｇ部材間の間隔を均一にでき、処理液をＭｇ部材全体に均一に行き渡らせることができる。従って、処理液に治具を浸漬させた際、Ｍｇ部材と側方保持部との接触箇所近傍の処理液の流れがよくなり、さらに、治具を引き揚げた後、Ｍｇ部材と側方保持部との接触箇所近傍の処理液が切れやすくなるので、液溜まりがほぼなくなり、接触箇所近傍における色むらの発生を抑制することができる。

次に、本発明の表面処理用治具において、前記Ｕ状溝とＶ状溝とを有する場合、複数のＭｇ部材を並列して保持できるように、Ｕ状溝が下方支持部の長手方向に複数並列され、Ｖ状溝が側方保持部の長手方向に複数並列されていることが好ましい。

上記の構成によれば、複数のＭｇ部材を同時に保持できるので、複数のＭｇ部材を同時に表面処理することができる。

次に、本発明の表面処理用治具において、前記Ｕ状溝を有する場合、下方支持部は、Ｍｇ部材の一面側に当接する第一湾曲片と、Ｍｇ部材の反対面に当接する第二湾曲片とを具え、前記第一湾曲片と前記第二湾曲片は、前記Ｍｇ部材を挟んで互いに対向しない位置にずれて配置されていることが好ましい。この両湾曲片の配置により、Ｕ状溝が形成される。

上記の構成によれば、両湾曲片は互いにずれて配置されているので、Ｍｇ部材の一方の湾曲片に当接している箇所と対向する位置には表面処理用治具との接触箇所がなく、Ｍｇ部材と治具とで囲まれる閉鎖空間が形成されない。よって、処理液に治具を浸漬した際、Ｍｇ部材と下方支持部との接触箇所近傍の処理液の流れがよくなる。また、治具を引き揚げた後、Ｍｇ部材と下方支持部との接触箇所近傍の処理液が切れやすくなる。従って、Ｍｇ部材と各湾曲片との接触箇所近傍に、液溜まりしにくいため、色むらの発生も抑制できる。

次に、本発明の表面処理用治具において、前記Ｖ状溝とを有する場合、側方保持部は、Ｍｇ部材の一面側に当接する第一傾斜片と、Ｍｇ部材の反対面側に当接する第二傾斜片とを具え、前記第一傾斜片と第二傾斜片は、前記Ｍｇ部材を挟んで互いに対向しない位置に配置されていることが好ましい。この両湾曲片の配置により、Ｖ状溝が形成される。

上記の構成によれば、両傾斜片は互いにずれて配置されているので、Ｍｇ部材の一方の傾斜片に当接している箇所と対向する位置には表面処理用治具との接触箇所がなく、Ｍｇ部材と治具とで囲まれる閉鎖空間がない。よって、処理液に治具を浸漬したとき、Ｍｇ部材と側方保持部との接触箇所近傍の処理液の流れがよくなる。また、治具を引き揚げた後、Ｍｇ部材と側方保持部との接触箇所近傍の処理液が切れやすくなる。従って、Ｍｇ部材と各傾斜片との接触箇所近傍の処理液の流れを円滑にでき、液溜まりが起こりにくいため、色むらの発生も抑制できる。

次に、本発明の表面処理用治具において、フレームは、互いに組み合わせることで略直方体を形成する柱及び梁と、この直方体の少なくとも一つの面に形成される開口部とを具え、下方支持部及び側方保持部の各々は、前記梁と実質的に平行に配置されていることが好ましい。

上記の構成によれば、開口部を設けることで、治具内へのＭｇ部材の出し入れ、及び表面処理液の導入・排出を容易に行える。さらに、下方支持部及び側方保持部が、前記梁と実質的に平行に配置されていることで、複数のＭｇ部材を処理する際、デッドスペースを極力なくして、効率的なＭｇ部材の収納ができる。

一方、本発明のＭｇ部材の表面処理方法は、本発明の表面処理用治具を用いて、エッチング処理と化成処理の少なくとも一方を行うことを特徴とする。

上記の構成によれば、撥水性が高い本発明の表面処理用治具を用いることで、表面処理の一連の工程内において、表面処理液がＭｇ部材における表面処理用治具との接触箇所近傍で溜まりにくくすることができる。よって表面処理液からＭｇ部材を引き揚げてから次の工程へ移行する間などに、Ｍｇ部材の接触箇所近傍だけ表面処理が過剰に進むといったことが起こりにくい。

また、Ｍｇ部材と接触する下方支持部及び側方保持部は非金属材料で形成されているため、表面処理の一連の工程内において、表面処理用治具とＭｇ部材との間で電池反応が生じない。そのため、Ｍｇ部材が溶出することもなくなる。

よって、Ｍｇ部材における表面処理用治具との接触箇所近傍の色むらの発生を抑制することができる。

次に、本発明のＭｇ部材の表面処理方法において、以下の各工程の少なくとも一つを追加工程として具え、各追加工程は、本発明の表面処理用治具でＭｇ部材を保持して行うことが好ましい。
（Ａ）加工時にＭｇ部材に付着した油分をエッチング処理工程の前に除去する脱脂工程。
（Ｂ）エッチング処理工程でＭｇ部材の表面に析出したスマットを化成処理工程の前に除去する脱スマット工程。
（Ｃ）脱スマット工程でＭｇ部材の表面に付着した溶液を除去する表面調整工程。

上記の構成によれば、エッチング処理や化成処理する際、Ｍｇ部材表面に付着した異物などを除去して、Ｍｇ部材の表面を清浄化できる。よって、エッチング処理や化成処理が、効果的・効率的に行え、Ｍｇ部材に対する化成被膜の密着度を高められる。

次に、本発明のＭｇ部材の表面処理方法において、本発明の表面処理用治具がＭｇ部材を保持したまま、各工程間で、Ｍｇ部材が水洗いされる水洗工程を行うことが好ましい。

上記の構成によれば、各工程間に水洗いを行うことによって、各処理後にＭｇ部材に付着した汚れを除去することができ、次に行う処理を効果的・効率的に働かせることができる。それによって、化成被膜の密着性が高くなり、耐食性を高めることができる。

本発明の表面処理用治具によれば、Ｍｇ部材と接触する部材に、水に対する接触角が６５°以上の非金属材料を用いることにより、その接触箇所近傍の撥水性を高めることができる。よって、Ｍｇ部材と表面処理用治具との接触箇所近傍で液溜まりが生じにくい。さらにＭｇ部材と接触する部材に非金属材料を用いたことで、Ｍｇ部材と治具との電池反応を抑制できる。従って、Ｍｇ部材における治具との接触箇所近傍に色むらが発生することを抑制できる。

また、本発明の表面処理方法によれば、本発明の表面処理用治具を用いて表面処理を行うことで、Ｍｇ部材における色むらの発生を抑制することができる。

実施形態１に係る本発明表面処理用治具の斜視図である。 図１の表面処理用治具を構成する下方支持部及び側方保持部の３面図であって、（Ａ）は下方支持部の平面図、（Ｂ）は側方保持部（両面切欠タイプ）の平面図、（Ｃ）は側方保持部（片側切欠タイプ）の平面図を示す。 実施形態１に係る本発明表面処理用治具であって、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は上面図、（Ｃ）は右側面図を示す。 実施形態２に係る本発明表面処理用治具の部分拡大図である。 実施形態３に係る本発明表面処理用治具の部分拡大図である。 本発明方法により表面処理したＭｇ部材における表面処理用治具との接触箇所近傍の金属写真である。 従来の表面処理用治具を用いて表面処理したＭｇ部材における表面処理用治具との接触箇所近傍の金属写真である。

以下、本発明の実施の形態を説明する。

［実施形態１］
Ｍｇ部材をＭｇ合金板Ｗとし、この合金板に表面処理としてエッチング処理及び化成処理を行う場合を例として、本発明の表面処理用治具１０及び表面処理方法を図１〜図３に基づいて説明する。この表面処理用治具１０の最も特徴とするところは、表面処理用治具１０を構成する部材のうち、Ｍｇ合金板Ｗと接触する部材の形態と材料に工夫を施した点にあるが、Ｍｇ部材を先に説明し、その後に順次、表面処理用治具１０、表面処理方法を説明する。

＜Ｍｇ部材＞
表面処理対象となるＭｇ部材には、Ｍｇ含有材料が少なくとも表面に現れる各種形状の部材が挙げられる。Ｍｇ含有材料にはマグネシウム合金は勿論、純マグネシウムも含むものとする。本例ではＭｇ合金からなる矩形板をＭｇ部材としているが、板材のほか、棒材、ブロック材、異形材など種々の形状の部材が利用できる。また、Ｍｇ部材は、単一材料からなる単一材は勿論、Ｍｇ含有材料と他の材料との複合材であってもよい。複合材には、Ｍｇ含有材料のマトリックス中に他の材料からなる粒子や繊維が分散された分散材、Ｍｇ含有材料と他の材料が積層された積層材、他の材料からなる基材の表面にＭｇ含有材料が被覆された被覆材などが挙げられる。

＜表面処理用治具＞
この表面処理用治具１０は、図１に示すように、Ｍｇ合金板Ｗが収納されるフレーム１１０と、Ｍｇ合金板Ｗを下方から支持する下方支持部１２０と、Ｍｇ合金板Ｗの傾きを抑制する側方保持部１３０とを備える。Ｍｇ合金板Ｗは、この表面処理用治具１０で支持されたまま表面処理液に浸漬・引き揚げを行うことで表面処理が行われる。以下、表面処理用治具１０の各部の構成を詳しく説明する。

＜フレーム＞
フレーム１１０は、表面処理用治具１０の内部にＭｇ部材を収納して保持するために、下方支持部１２０と側方保持部１３０との位置関係を規定する骨格を形成する。フレーム１１０の全体形状は、下方支持部１２０と側方保持部１３０の相互位置を保持できれば、特に問わない。本例では、直方体の枠体でフレーム１１０を構成している（図１、図３）。このフレーム１１０は、柱１５０、長辺となる縦梁１４２、短辺となる横梁１４４、及び下方支持部１２０・側方保持部１３０を取り付けるための下方取付梁１４６・側方取付梁１４８を組み合わせて構成されている。そのうち、側方取付梁１４８は、中間縦梁１４８ａと中間横梁１４８ｂとから構成される。具体的には、鉛直方向に延びる４本の柱１５０の端部同士を二対の縦梁１４２及び二対の横梁１４４で接合して直方体の各辺に相当する箇所を形成し、さらに各柱１５０の上端寄りの箇所を一対の中間縦梁１４８ａと一対の中間横梁１４８ｂとでつないで矩形枠を形成している。各中間縦梁１４８ａは縦梁１４２と平行に配され、各中間縦梁１４８ａの中央部において対向する中間縦梁１４８ａとの間に後述する両側切欠タイプ１３２の側方保持部が固定される。一方、下方取付梁１４６は、フレーム１１０の下方に位置する一対の縦梁１４２の間を架け渡すように同縦梁１４２に固定されている。より具体的には、フレーム１１０下方に位置する一対の横梁１４４の近傍と、縦梁１４２の２等分線の近傍とに合計4本の下方取付梁１４６が固定されている。これら柱１５０や各梁は、本例ではアングル材を用いているが、丸棒、角棒、長尺板などで構成してもよい。また、柱１５０と各梁同士の接合は、溶接が利用できるほか、ボルト締めやリベット止めでもよい。

このようなフレーム１１０は、直方体の六面が全て開口されている。各開口部は、Ｍｇ合金板Ｗを表面処理用治具１０内に出し入れすることや、表面処理液を表面処理用治具１０内に導入・排出することに利用される。この開口は、直方体の六面全てに設けられる必要はないが、Ｍｇ合金板Ｗの出し入れや表面処理液の導入・排出を考慮すると、上下面は開口していることが好ましい。

また、フレーム１１０の内部空間は、縦梁１４２方向に並ぶ２ブロックで構成されている。各ブロック内には、複数のＭｇ合金板Ｗを、その表裏が対面するように横梁１４４方向に並列収納することができる。勿論、フレーム１１０の内部空間に３つ以上の複数ブロックを形成してもよいし、単一のブロックとしてもよい。さらには、複数のブロックを形成する場合、各ブロックの大きさが異なっていてもよい。

フレーム１１０の構成材料としては、表面処理液と反応せず、所定数のＭｇ部材を保持した際に変形などしない程度の機械的強度を有するものが好適である。各種金属や樹脂材料を選択することができる。

＜下方支持部＞
下方支持部１２０は、Ｍｇ合金板Ｗを下方から支持して、同合金板Ｗの荷重を受ける。本例では、図２（Ａ）に示すように、長尺の略矩形板からなり、その一方の側縁に複数のＵ状溝８０ａが等間隔で並列され、他方の側縁寄りに複数のボルト孔３０が形成された下方支持部１２０としている。

このような下方支持部１２０は、ボルト孔３０にボルトを挿通し、このボルトをフレーム１１０の下方取付梁１４６に締め付けることで固定される（図１、図３）。この固定により、各Ｕ状溝８０ａは上方に開口し、横梁１４４方向に並列される。本例では、フレーム１１０内の一ブロック当たり一対の下方支持部１２０を用いている。理論上、一ブロック当たりの下方支持部１２０の数は単一でもよいが、Ｍｇ合金板Ｗをより少ない接触箇所数で安定して支持するには、一対とすることが好ましい。その場合、一対の下方支持部１２０の各々は、Ｍｇ部材の幅以下の広い間隔で縦梁１４２方向に離間すればよい。

各Ｕ状溝８０ａは、Ｍｇ合金板Ｗの底部が嵌め込まれ、溝内面とＭｇ合金板Ｗの下縁が線接触することでＭｇ合金板Ｗを支持する。Ｍｇ部材が嵌め込まれる箇所の形状は、適宜な切欠であれば、Ｕ状溝８０ａに限定されない。また、Ｕ状溝８０ａの数は、支持するＭｇ部材の数に応じて適宜選択すればよい。

下方支持部１２０の材質には、水に対する接触角が６５°以上の非金属材料を用いる。このような材質を用いることで、Ｍｇ部材と下方支持部１２０との接触箇所近傍に表面処理液が滞留することをほぼ抑制することができる。本例では、下方支持部１２０の全体をフッ素樹脂で形成している。但し、下方支持部１２０のうち、少なくともＭｇ部材と接触する箇所が所定の接触角を有する非金属材料であればよい。具体的には、金属やセラミックスからなる基材にＭｇ部材が嵌め込まれる切欠を形成し、その切欠近傍を所定の接触角を有する非金属材料で被覆することが挙げられる。

この接触角は大きいほど表面処理液の撥水性に優れて好ましい。接触角の好ましい値は、７０°以上（例えばポリアミド）、さらに好ましくは８０°以上（例えばポリエチレン）、特に好ましくは９０°以上（例えばシリコン樹脂）、最も好ましくは１００°以上（例えばフッ素樹脂）である。

＜側方保持部＞
側方保持部１３０は、下方支持部１２０に支持されたＭｇ合金板Ｗの両側部を保持してＭｇ部材の傾きを防止する。この側方保持部１３０には、両側切欠タイプ１３２と片側切欠タイプ１３４とがある。一対の片側切欠タイプ１３４の側方保持部（単に片側タイプという）が間隔をあけて配され、双方の片側タイプ１３４の中間に両側切欠タイプ１３２の側方保持部（単に両側タイプという）を配することで、各片側タイプ１３４と両側タイプ１３２の間にＭｇ合金板Ｗが収納される空間（ブロック）を形成する。

両側タイプ１３２は、図２（Ｂ）に示すように、断面が正方形の角棒の両側に複数のＶ状溝９０ａを長手方向に等間隔に並列し、両端部にボルト孔３０を形成した構成である。一方の側縁のＶ状溝９０ａと他方の側縁のＶ状溝９０ａとは、互いに溝の最深部が対向しないように、側方保持部の長手方向にずれて配置されている。この配置により、一方の側縁のＶ状溝９０ａと他方の側縁のＶ状溝９０ａの最深部同士の間隔を確保し、両側タイプ１３２の幅を小さくしながらもその機械的強度を確保している。

この両側タイプ１３２は、ボルト孔３０にボルトを挿通し、そのボルトを各中間縦梁１４８ａの長手方向の中央位置に締め付けることで、一対の中間縦梁１４８ａの間に架設される。このとき、各Ｖ状溝９０ａは、各中間横梁１４８ｂに対向して水平方向に開口している。もっとも、両側タイプ１３２の架設箇所は、各中間縦梁１４８ａの長手方向の中央位置からずれた箇所でも構わない。その場合、両側タイプ１３２を挟んで縦梁１４２方向の一方のブロックと他方のブロックのサイズが異なるが、そのような表面処理用治具１０は異なるサイズのＭｇ合金板Ｗを一つの表面処理用治具１０で表面処理することに利用できる。

一方、片側タイプ１３４は、図２（C）に示すように、両側タイプ１３２と同じ長さの長尺の略矩形板で構成され、その一方の側縁に複数のＶ状溝９０ａが等間隔で並列され、他方の側縁寄りに複数のボルト孔３０が形成されている。このＶ状溝９０ａ群の形成領域は、片側タイプ１３４の一端側に若干ずれている。このずれにより、片側タイプ１３４の各Ｖ状溝９０ａが両側タイプ１３２の一方の側縁のＶ状溝９０ａに対向され、片側タイプ１３４を裏返すことで、その片側タイプ１３４の各Ｖ状溝９０ａが両側タイプの他方の側縁のＶ状溝９０ａに対向される。

各片側タイプ１３４は、ボルト孔３０にボルトを挿通し、Ｖ状溝９０ａをフレーム１１０の内側に向けた状態で、そのボルトを各中間横梁１４８ｂに締め付けることで、中間横梁１４８ｂ沿いに固定される（図１、図３）。この固定により、片側タイプ１３４の各Ｖ状溝９０ａは、対向する中間横梁１４８ｂに面して水平方向に開口し、両側タイプの各Ｖ溝９０ａと対向される。

両側タイプ１３２及び片側タイプ１３４の各々は、フレーム１１０の高さ方向のどの位置に配置してもよいが、より下方支持部１２０から離れた上部に配置した方が、Ｍｇ合金板Ｗの傾きを抑制しやすい。

両側タイプ１３２及び片側タイプ１３４の各Ｖ状溝９０ａは、Ｍｇ合金板Ｗの側部が嵌め込まれ、溝内面とＭｇ合金板Ｗの側縁が線接触することでＭｇ合金板Ｗを保持する。Ｍｇ部材が嵌め込まれる箇所の形状は、適宜な切欠であれば、Ｖ状溝９０ａに限定されない。また、Ｖ状溝９０ａの数は、支持するＭｇ部材の数に応じて適宜選択すればよい。

側方保持部１３０の材質は、下方支持部１２０の材質と同様に、水に対する接触角が６５°以上の非金属材料を用いる。この材質の具体例や、その材質の適用箇所、或いは好ましい接触角の角度は、下方支持部１２０に関して述べた事項と同様である。

以上の例では、両側タイプ１３２と片側タイプ１３４の2タイプの側方保持部１３０を用いてＭｇ合金板Ｗを収納するブロックを2つ設けたが、一対の片側タイプ１３４のＶ状溝９０ａを対向させて一ブロックを構成してもよい。また、単一の部材で両側タイプ１３２を構成する代わりに、一対の片側タイプ１３４を用意し、各片側タイプ１３４を互いにＶ状溝９０ａを形成した側縁が離反する向きに配置してもよい。この場合、２種類のタイプの側方保持部を用意する必要がない。その他、上記の例では1枚のＭｇ合金板Ｗの傾きを防止するために、一対の側方保持部１３０でＭｇ合金板Ｗを左右から保持しているが、1枚の合金板の一方の側部を一つの側方保持部で保持する構成としても、傾き防止効果はある程度期待できる。

＜表面処理方法＞
上記の表面処理用治具１０を用いた表面処理の手順を説明する。本例では、表面処理の一連の工程として、Ｍｇ合金板Ｗの製造過程で付着した不純物や同合金板の表面に析出した異物などを同合金板Ｗの表層ごと除去するエッチング処理と、エッチング処理後のＭｇ合金板表面Ｗに化成被膜を形成する化成処理を順次行う。

まず、フレーム１１０内にＭｇ合金板Ｗを収納する。具体的には、フレーム１１０の上面開口部からＭｇ合金板Ｗを導入し、Ｍｇ合金板Ｗの両側部が側方保持部のＶ状溝９０ａ内を通るようにする。続いて、下方支持部１２０のＵ状溝８０ａにＭｇ合金板Ｗの下部を嵌め込み、フレーム１１０内に同合金板を保持する。同様の作業をＭｇ合金板の枚数分繰り返して、Ｍｇ合金板を表面処理用治具１０内に収納する作業を完了する。

次に、エッチング処理を行う。フレーム１１０内にＭｇ合金板Ｗを保持したまま、その表面処理用治具１０ごとエッチング処理液に浸ける。このとき、Ｍｇ合金板Ｗがエッチング処理液から露出しないようにする。エッチングの好ましい温度と時間は２０〜７０℃と０．５〜１０分である。エッチング後、表面処理用治具１０をエッチング処理液から引き揚げる。

次に、化成処理を行う。この処理も、エッチング処理と同様、表面処理用治具１０ごとＭｇ合金板Ｗを化成処理液に浸漬し、引き揚げることで行う。化成処理の好ましい処理液、温度及び時間は、Ｐ系の処理液、２０〜７０℃で０．５〜４分である。

そして、引き揚げられた表面処理用治具１０のフレーム１１０内からＭｇ合金板Ｗを取り出す。

その他、追加工程として、エッチング処理前に脱脂、化成処理の前に脱スマット、表面調整を行ってもよい。これらの各追加工程は、必要に応じて少なくとも一つを行えばよい。これらの各追加工程も、表面処理用治具１０に保持したＭｇ合金板を表面処理用治具１０ごと処理液に浸漬し、引き揚げることで行える。

脱脂は、アルカリ脱脂により切削油を除去し、加工時に使用される離型剤を軟化して除去し易くする。脱脂の好ましい温度と時間は２０〜７０℃、１〜２０分である。

脱スマットは、酸エッチング時に析出したスマット（酸化物）をアルカリ溶液で溶解除去し、同時にマグネシウムとの反応により不動態化膜を生成する。脱スマットの好ましい温度と時間は２０〜７０℃、２〜２０分である。

表面調整は、脱スマットで使用したアルカリ溶液を清浄して除去する。表面調整の好ましい温度と時間は２０〜７０℃、１〜１０分である。

さらに、エッチング、化成処理、追加工程の各々の間に水洗いを行ってもよい。水洗いは、脱イオン水による水洗が好ましい。

＜作用効果＞
上述した実施形態に係る表面処理用治具１０及び処理方法によれば、次の効果を奏することができる。

（１）下方支持部１２０がＵ状溝８０ａを有することで、下方支持部１２０とＭｇ合金板Ｗとの接触面積を小さくしながらも、Ｍｇ合金板Ｗを安定して支持できる。また、側方保持部１３０がＶ状溝９０ａを有することによって、Ｍｇ合金板Ｗの側部を均等に安定して保持できるうえに、Ｍｇ合金板Ｗとの接触箇所を少なくすることができる。

（２）治具１０を処理液に浸漬させた際、各溝における処理液の流れをよくすることができ、また、治具１０を引き揚げた後、Ｍｇ合金板Ｗと下方支持部１２０及び側方保持部１３０との接触箇所近傍の処理液が切れやすくなるので、液溜まりがほぼなくなり、Ｍｇ合金板Ｗの色むらを抑制することができる。

（３）複数のＵ状溝８０ａ、Ｖ状溝９０ａを等間隔に並列することで、複数のＭｇ合金板Ｗを等間隔で保持できるため、表面処理液がどのＭｇ合金板Ｗにも均等に行き届く。

（４）Ｍｇ合金板Ｗにおける表面処理用治具１０の接触箇所近傍を非金属材料で形成しているので、表面処理する際、Ｍｇ合金板Ｗと下方支持部１２０及び側方保持部１３０とで電池反応が起こらない。よってＭｇが溶出することもない。

（５）従って、表面処理をしても、Ｍｇ合金板Ｗにおける治具１０との接触箇所近傍に色むらが生じない。

［実施形態２］
実施形態１と異なる実施形態を図４に基づいて説明する。実施形態１では、下方支持部のＵ状溝、側方保持部のＶ状溝により、Ｍｇ合金板の表裏の対向箇所を支持したが、本例では、Ｍｇ合金板（破線表示）Ｗの表側の支持箇所と裏側の支持箇所とが互いにずれた支持構造を実現できる表面処理用治具１０を説明する。本例の表面処理用治具１０は、下方支持部１２０と側方保持部１３０の構成を除き、基本的な構成は実施形態１と共通であるため、以下の説明は相違点を中心に行う。従って、図４では、下方支持部１２０、側方保持部１３０及びＭｇ合金板Ｗの各配置のみを示し、表面処理用治具１０の他の構成部材は図示を省略している。この図示の仕方は、後述する実施形態３を示す図５でも共通である。

＜表面処理用治具＞
＜下方支持部＞
実施形態１では１枚の長尺板に複数のＵ状溝を形成した下方支持部を用いたが、本例の下方支持部１２０は、図４に示すように、２枚の長尺板（表側支持面１２０ｈと裏側支持面１２０ｔ）を一つのセットとし、各支持面１２０ｈ、１２０ｔがＭｇ合金板Ｗにおける表裏の下縁の一方とのみと接触して同合金板を支持する。

各支持面１２０ｈ、１２０ｔは、その一方の側縁に、変形扇状の切欠が多数形成されて、互いに合同に構成されている。各切欠は、２辺が長さの異なる直線で構成され、残る１辺が曲線で構成される。この切欠の形成により、各切欠の間には、略直角台形状の第一・第二湾曲片１２４ａ・１２４ｂが等間隔に並列された状態となる。各湾曲片１２４ａ・１２４ｂの斜辺は、凹型の曲線からなる。

このような２枚の支持面１２０ｈ、１２０ｔは、間隔をあけて平行に保持してフレーム１１０に固定される。その際、表側支持面に形成される第一湾曲片１２４ａと、裏側支持面に形成される第二湾曲片１２４ｂとは、互いに裏返しの関係になるように両支持面１２０ｈ、１２０ｔが配置される（図４の右上拡大図）。その結果、２枚の支持面１２０ｈ、１２０ｔの並列方向に切欠を見た場合（図４のＸ矢視図）、第一湾曲片１２４ａの凹型の曲線と第二湾曲片１２４ｂの凹型の曲線とが交差し、両曲線で挟まれる空間に底部が尖ったＵ状溝８０ｂが形成される。

このＵ状溝８０ｂにＭｇ合金板Ｗを嵌め込むと、Ｍｇ合金板Ｗの一面の下縁は第一湾曲片１２４ａに当接し、他面の下縁は第二湾曲片１２４ｂに当接することになる。つまり、Ｍｇ合金板Ｗにおける一方の湾曲片で接触される箇所の裏側には、何も接触する部材が存在しない。その結果、Ｍｇ合金板の下端面とＭｇ合金板Ｗを支持する部材とで囲まれる空間が形成されない。

図４では、２セットの下方支持部１２０にて１ブロック内のＭｇ合金板Ｗを支持しているが、その代わりに、表側支持面をＭｇ合金板Ｗの右下に、裏側支持面を同合金板の左下に配置し、１セットの下方支持部１２０にて１ブロック内のＭｇ合金板を支持してもよい。

＜側方保持部＞
本例の側方保持部１３０も、実施形態１と同様に両側タイプ１３２及び片側タイプ１３４ある。いずれのタイプ１３２（１３４）も上記下方支持部１２０と同様、２枚の長尺板（表側保持面１３０ｈと裏側保持面１３０ｔ）を一つのセットとし、各保持面１３０ｈ、１３０ｔがＭｇ合金板Ｗにおける表裏の側縁の一方とのみ接触して同合金板Ｗを保持する。また、各タイプ１３２（１３４）の各保持面は、互いに合同構成されている。

各保持面１３０ｈ、１３０ｔは、その一方の側縁に、直角台形の切欠が多数形成されて、互いに合同に構成されている。各切欠は、この直角台形の上底が下底よりも長い辺で構成され、残る２辺のうち１辺が斜辺で、もう１辺が垂線で構成される。この切欠の形成により、各切欠の間には、直角台形の第一・第二傾斜片１３４ａ・1３４ｂが等間隔に並列された状態となる。

このような２枚の保持面１３０ｈ、１３０ｔは、間隔をあけて平行に保持してフレーム１１０に固定される。その際、いずれのタイプ１３２（１３４）も、表側保持面１３０ｈに形成される第一傾斜片１３４ａと、裏側保持面１３０ｔに形成される第二傾斜片１３４ｂとは、互いに裏返しの関係になるように両保持面１３０ｈ、１３０ｔが配置される（図４の左上拡大図）。その結果、２枚の保持面１３０ｈ、１３０ｔの並列方向に切欠を見た場合（図４のＺ矢視図）、第一傾斜片１３４ａの斜辺と第二傾斜片１３４ｂの斜辺とが交差し、両斜辺で挟まれる空間にＶ状溝９０ｂが形成される。

このＶ状溝９０ｂにＭｇ合金板Ｗを嵌め込むと、Ｍｇ合金板Ｗの一面の側縁は第一傾斜片１３４ａに当接し、他面の側縁は第二傾斜片１３４ｂに当接することになる。つまり、Ｍｇ合金板Ｗにおける一方の傾斜片で接触される箇所の裏側には、何も接触する部材が存在しない。その結果、Ｍｇ合金板Ｗの側端面とＭｇ合金板Ｗを支持する部材とで囲まれる空間が形成されない。

＜作用効果＞
上述した実施形態に係る表面処理用治具１０及び処理方法によれば、実施形態１の作用効果に加えて、次の効果を奏することができる。

Ｍｇ合金板Ｗにおける一方の湾曲片１２４ａ、１２４ｂ（傾斜片１３４ａ（１３４ｂ））で接触される箇所の裏側は、何も接触する部材が存在しないため、Ｍｇ合金板Ｗと下方支持部１２０又は側方保持部１３０との接触箇所近傍に表面処理液が溜まることをより確実に回避できる。

［実施形態３］
実施形態１及び２と異なる実施形態を図５に基づいて説明する。実施形態２では、Ｍｇ合金板の表側の支持箇所と裏側の支持箇所とが互いにずれた支持構造により下方支持部にはＵ状溝を、側方保持部にはＶ状溝を形成した。本例では、実施形態２と同様に２枚の支持板（保持板）を１セットとして用いるが、下方支持部１２０及び側方保持部１３０のいずれにも同様の湾曲Ｖ状溝を形成した治具を説明する。本例の表面処理用治具１０は基本構造が実施形態２と共通であり、かつ下方支持部１２０と片側タイプの側方保持部１３４との構成も共通であるため、以下の説明は下方支持部１２０に基づいて行う。

＜下方支持部＞
各支持面１２０ｈ、１２０ｔは、その一方の側縁に、略直角台形状の切欠が多数形成されている。各切欠は、略直角台形状の上底が下底よりも長い直線で構成され、残る２辺のうち１辺が曲線で、もう１辺が垂線で構成される。この切欠の形成により、各切欠の間には、変形扇形の第一・第二湾曲傾斜片１２８ａ・１２８ｂが等間隔に並列された状態となる。

このような２枚の支持面は、間隔をあけて平行に保持してフレーム１１０に固定される。その際、表側支持面に形成される第一湾曲傾斜片１２８ａと、裏側支持面に形成される第二湾曲傾斜片１２８ｂとは、互いに裏返しの関係になるように両支持面が配置される（図５の右上拡大図）。その結果、２枚の支持面の並列方向に湾曲傾斜片をみた場合（図５のＸ矢視図）、第一湾曲傾斜片１２８ａの凸型の曲線と第二湾曲傾斜片１２８ｂの凸型の曲線とで挟まれる空間に湾曲Ｖ状溝が形成される。この湾曲Ｖ状溝に、Ｍｇ合金材Ｗが嵌め込まれる。

＜作用効果＞
上述した実施形態に係る表面処理用治具１０及び処理方法によれば、実施形態２と同様の作用効果を奏することに加えて、片側タイプの側方保持部１３４を下方支持部１２０と共通する部材で構成できる。

＜試験例＞
実施例に係る表面処理用治具、及びこの実施例とは下方支持部及び側方保持部の材質が異なる比較例に係る表面処理用治具を用いてＭｇ合金板に表面処理を行い、各合金板の表面状態を比較した。表面処理は、化成処理とし、その前処理として脱脂、エッチング、脱スマット、表面調整の各処理を順次行って、各処理の間では水洗い処理を行った。各処理は、Ｍｇ合金板を表面処理用治具で保持したまま処理液に浸漬し、引き揚げることで行った。具体的試験条件を以下に示す。

＜実施例＞
治具の構成：図１に記載の表面処理用治具
治具の材質
フレーム：ステンレス
下方支持部及び側方保持部：ポリテトラフルオロエチレン
治具の寸法
外寸：４５５×３５０×１６６mm
フレームを構成するアングル材：２０×２０ｍｍ−厚さ３ｍｍ
Ｕ状溝：深さ１０ｍｍ、幅６ｍｍ、中心間距離１２ｍｍ
Ｖ状溝：深さ７．５ｍｍ、最大幅７ｍｍ、中心間距離１２ｍｍ

＜比較例＞
下方支持部及び側方保持部をステンレスで構成した点を除き、実施例と同様の表面処理用治具とする。

＜表面処理条件＞
Ｍｇ合金板
組成：ＡＺ９１相当材（Ｍｇ−９．０質量％Ａｌ−０．７質量％Ｚｎ）
寸法：２００×３１０×０．８ｍｍ
枚数：２０枚
脱脂：１０％ＫＯＨとノニオン系界面活性剤０．２％溶液の攪拌下、６０℃で１０分
エッチング：５％リン酸溶液の攪拌下、４０℃で１分
脱スマット：１０％ＫＯＨ溶液の攪拌下、６０℃で５分
表面調整：ｐＨ８に調整した炭酸水溶液の攪拌下、６０℃で５分
化成処理：１０％リン酸を主成分とするＰ系処理液及び１％ＫＯＨ溶液の攪拌下、３０℃で２分
水洗い：脱イオン水への浸漬

＜結果＞
実施例での表面処理結果を図６に、比較例での表面処理結果を図７に示す。いずれの図も、下方支持部のＵ状溝近傍におけるＭｇ合金板の表面を示しており、図の中央付近でほぼ左右に伸びる線より上部がＭｇ合金板、この線より下部が背景である。

実施例に係る表面処理では、Ｍｇ合金板に色むらはできておらず、均一な表面処理が行われていることがわかる。一方、比較例に係る表面処理では、Ｍｇ合金板の縁部に半円状の色むら（濃色部）ができており、表面処理が不均一にしかできなかったことがわかる。このような結果となった理由は、実施例に係る表面処理用治具では、各工程での処理液を下方支持部（側方保持部）とＭｇ合金板との接触箇所近傍からすばやく切ることができたため、接触箇所近傍での液溜まりの発生を回避でき、過剰な表面処理の進行が抑制されたからであると考えられる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。

本発明の表面処理用治具は、表面処理する際に利用することができる。特に、意匠性を問うような部材を表面処理する際に利用することができる。

１０ 表面処理用治具
１１０ フレーム
１２０ 下方支持部 １２０ｈ 表側支持面 １２０ｔ 裏側支持面
１２４ａ、１２８ａ 第一湾曲（傾斜）片
１２４ｂ、１２８ｂ 第二湾曲（傾斜）片
１３０ 側方保持部 １３０ｈ 表側保持部 １３０ｔ 裏側保持部
１３２ 両側切欠タイプ（両側タイプ） １３４ 片側切欠タイプ（片側タイプ）
１３４ａ 第一傾斜片 １３４ｂ 第二傾斜片
１４２ 縦梁 １４４ 横梁 １４６ 下方取付梁 １４８ 側方取付梁
１４８ａ 中間縦梁 １４８ｂ 中間横梁
１５０ 柱
３０ ボルト孔
８０ａ、８０ｂ Ｕ状溝
９０ａ、９０ｂ Ｖ状溝
Ｗ Ｍｇ合金板

Claims (12)

1. Ｍｇ部材を表面処理する際に、前記Ｍｇ部材を表面処理液に浸漬するための表面処理用治具であって、
   前記Ｍｇ部材の底部を支持して前記Ｍｇ部材の荷重を受ける下方支持部と、
   前記下方支持部で支持された前記Ｍｇ部材の側部を保持して前記Ｍｇ部材の傾きを防止する側方保持部と、
   前記下方支持部と前記側方保持部とを連結するフレームとを具え、
   前記下方支持部及び前記側方保持部における少なくとも前記Ｍｇ部材との接触箇所は、水に対する接触角が６５°以上の非金属材料で形成されていることを特徴とする表面処理用治具。
2. 前記非金属材料が、フッ素樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の表面処理用治具。
3. 前記非金属材料が、塩化ビニルであることを特徴とする請求項１に記載の表面処理用治具。
4. 前記下方支持部は、Ｍｇ部材の底部が嵌め込まれる下部切欠を有し、
   前記側方保持部は、Ｍｇ部材の側部が嵌め込まれる側部切欠を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の表面処理用治具。
5. 前記下部切欠は、Ｕ状溝で、
   前記側部切欠は、Ｖ状溝であることを特徴とする請求項４に記載の表面処理用治具。
6. 複数のＭｇ部材を並列して支持できるように、
   前記Ｕ状溝が下方支持部の長手方向に複数並列され、
   前記Ｖ状溝が側方保持部の長手方向に複数並列されていることを特徴とする請求項５に記載の表面処理用治具。
7. 前記下方支持部は、
   Ｍｇ部材の一面側に当接する第一湾曲片と、
   Ｍｇ部材の反対面側に当接する第二湾曲片とを具え、
   前記両湾曲片が前記Ｍｇ部材を挟んで互いに対向しない位置にずれて配置されることで前記Ｕ状溝を構成することを特徴とする請求項５または６に記載の表面処理用治具。
8. 前記側方保持部は、
   Ｍｇ部材の一面側に当接する第一傾斜片と、
   Ｍｇ部材の反対面側に当接する第二傾斜片とを具え、
   前記両傾斜片が前記Ｍｇ部材を挟んで互いに対向しない位置にずれて配置されることで前記Ｖ状溝を構成することを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の表面処理用治具。
9. 前記フレームは、
   互いに組み合わせることで略直方体を形成する柱及び梁と、
   この直方体の少なくとも一つの面に形成される開口部とを具え、
   前記下方支持部及び側方保持部の各々は、前記梁と実質的に平行に配置されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の表面処理用治具。
10. Ｍｇ部材をエッチング処理液に浸漬してエッチングするエッチング処理工程と、エッチング工程を経たＭｇ部材を化成処理液に浸漬してＭｇ部材の表面に化成被膜を形成する化成処理工程とを具えるＭｇ部材の表面処理方法であって、
    前記両工程の少なくとも一方は、請求項１〜９のいずれか１項に記載の表面処理用治具が前記Ｍｇ部材を保持したまま行うことを特徴とする表面処理方法。
11. さらに、以下の各工程の少なくとも一つを追加工程として具え、
    各追加工程は請求項１〜９のいずれか１項に記載の表面処理用治具でＭｇ部材を保持して行うことを特徴とする請求項１０に記載のＭｇ部材の表面処理方法。
    （Ａ） 加工時にＭｇ部材に付着した油分をエッチング処理工程の前に除去する脱脂工程
    （Ｂ） エッチング処理工程でＭｇ部材の表面に析出したスマットを化成処理工程の前に除去する脱スマット工程
    （Ｃ） 脱スマット工程でＭｇ部材の表面に付着した溶液を除去する表面調整工程
12. さらに、請求項１〜９のいずれか１項に記載の表面処理用治具が前記Ｍｇ部材を保持したまま、前記各工程間で、Ｍｇ部材が水洗いされる水洗工程を具えることを特徴とする請求項１０または１１に記載の表面処理方法。